JP2011181275A - 冷陰極紫外線管用電極及びこれを用いた冷陰極紫外線管 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐スパッタ性及び加工性を備え、管電圧を低くすることができる冷陰極紫外線管用電極及びそれを用いた冷陰極紫外線管を提供する。
【解決手段】冷陰極紫外線管１は、全量に対して０．１〜１０質量％の範囲のＭｏと、Ｆｅ及び不可避的不純物とを含有する合金からなる冷陰極紫外線管用電極３を備える。冷陰極紫外線管用電極３は、前記合金が、全量に対して１．５〜５．５質量％の範囲のＭｏを含有することが好ましく、更にＲｕを含有することが好ましい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、冷陰極紫外線管用電極及びこれを用いた冷陰極紫外線管に関する。

空気中及び水中の除菌、殺菌、消毒、洗浄等に、紫外線管が用いられている。冷陰極紫外線管は、内部にＨｇとＡｒ，Ｎｅ等の不活性ガスとが封入されたガラス管と、該ガラス管内の両端に管軸方向に互いに対向させて取り付けられた１対の冷陰極紫外線管用電極とを備える。冷陰極紫外線管では、１対の冷陰極紫外線管用電極間に高電圧を印加することにより電界が発生し、非加熱状態の陰極（冷陰極）から電子が放出される。次いで、この電子がＨｇ原子に衝突することによりＨｇ原子が励起され、該Ｈｇ原子が励起状態から基底状態に遷移するときに紫外線が放出される。

従来、冷陰極紫外線管用電極として、実質的にＷ又はＮｉより形成される電極材料が知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷陰極紫外線管用Ｗ電極は、耐スパッタ特性が良好であることから長寿命が期待されるものの、Ｗはビッカース硬さが420ＨＶと大きく電極への加工が困難であるため、製造コストが高くなるという不都合がある。

また、冷陰極紫外線管用Ｎｉ電極は、ビッカース硬さが75Ｈｖと低く加工性に優れているものの、Ｎｉがスパッタされやすく、スパッタされたＮｉ原子がガラス管内に封入されたＨｇ原子と反応してＨｇ原子を消耗するだけでなく、スパッタ物及び水銀化合物がガラス管壁面に付着してランプを変色させるため、紫外線の透過が悪化し、冷陰極紫外線管の寿命が短くなるという不都合がある。

特開２００１−３３２２１６号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、優れた耐スパッタ性及び加工性を備え、管電圧を低くすることができる冷陰極紫外線管用電極及びそれを用いた冷陰極紫外線管を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために種々検討を重ね、Ｗよりも低コスト化が可能で、加工性に優れ且つＮｉよりも耐スパッタ性に優れる金属元素として、Ｆｅに着目した。しかし、実質的にＦｅのみからなる冷陰極紫外線管用電極は、発錆や放電特性に課題が残るため、Ｆｅを主成分として種々の金属元素の添加を試みた。その結果、所定範囲の添加量のＭｏを含むＦｅ基合金からなる冷陰極紫外線管用電極は、優れた加工性と放電特性と耐スパッタ性とを兼備することが可能であることを見出した。

そして、本発明者らは、含有量を０．１〜１０質量％の範囲のＭｏを含有し、残部が実質的にＦｅである合金からなる冷陰極紫外線管電極において、耐スパッタ性を向上させることができ、管電圧を低くすることができることを知見した。更に、実質的にＦｅのみからなる冷陰極紫外線管用電極の場合には発錆するという問題があるが、前記範囲のＭｏを含有し、残部が実質的にＦｅである合金からなる冷陰極紫外線管用電極とすることにより、Ｍｏが酸素を優先的に捕獲して被膜を生じる結果、発錆を抑制することができることを知見した。

そこで、本発明の冷陰極紫外線管用電極は、全量に対して０．１〜１０質量％の範囲のＭｏと、Ｆｅ及び不可避的不純物とを含有する合金からなることを特徴とする。

また、本発明の冷陰極紫外線管用電極は、より低い管電圧を実現するために、前記合金が全量に対して１．５〜５．５質量％の範囲のＭｏを含有することが好ましい。

本発明の冷陰極紫外線管用電極において、前記合金は、全量に対して５質量％以下のＲｕを更に含有することができる。これによれば、管電圧を更に低くすることができる。また、前記合金中のＲｕが酸素を取り込んで酸化ルテニウムからなる被膜を形成することにより、該合金中のＦｅの発錆を更に抑制することができる。

また、本発明の冷陰極紫外線管用電極において、前記合金は更にＷを含有し、その含有量がＭｏとの合計で全量に対し１０質量％以下であることが好ましい。

本発明の冷陰極紫外線管用電極は、冷陰極紫外線管に用いることができる。

本実施形態の冷陰極紫外線管及び冷陰極紫外線管用電極を示す説明図。 実施例１〜６の冷陰極紫外線管用電極を備える冷陰極管の電気抵抗率を示すグラフ。 実施例１、７の冷陰極紫外線管電極を備える冷陰極管の電流電圧特性を示すグラフ。 実施例１〜６の冷陰極紫外線管用電極を備える冷陰極管の管電圧比を示すグラフ。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態について更に説明する。

図１に示す実施形態の冷陰極紫外線管１は、空気中及び水中の除菌、殺菌、消毒、洗浄等に用いられるものであり、例えば、直径4.7 ｍｍ、長さ150 ｍｍのガラス管２と、ガラス管２内の両端に取り付けられた１対の冷陰極紫外線管用電極３（以下、単に「電極３」と略記することがある）とを備える。

ガラス管２は、内部にＨｇとＡｒ，Ｎｅ等の不活性ガスとが封入されている。

冷陰極紫外線管用電極３は、例えば、一方が開口する有底筒状体であって、開口部の外径が２．７ｍｍ、肉厚が０．１５ｍｍ、長さが７．０ｍｍとなっている。冷陰極紫外線管用電極３は、薄板状としてもよいが、有底筒状体であることにより、電子を放出させ易くすることができる。

１対の各冷陰極紫外線管用電極３は、前記開口部をガラス管２の軸方向に互いに対向させて、ガラス管２内に取り付けられている。冷陰極紫外線管用電極３の底部には、コバール線からなり、ガラス管２に封着されてガラス管２の外方に突出する封着ピン４が接続されている。封着ピン４の冷陰極紫外線管用電極３とは反対側の端部には、ジュメット線からなる外部リード線５が接続されている。また、封着ピン４には、ガラス管２との封着用ガラスビーズ（図示せず）が取り付けられている。

冷陰極紫外線管用電極３は、Ｆｅと、全量に対して０．１〜１０質量％の範囲のＭｏと、不可避的不純物とを含有する合金からなる。

本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、該電極３を構成する前記合金において基となる元素をＦｅとしたことにより、該電極３表面及び該電極３からのスパッタ粒子とガラス管２内のＨｇ原子との反応を抑制しＨｇ消耗の抑制及びスパッタ粒子がガラス管内壁に付着することでガラスと水銀との反応をも抑制する結果、冷陰極紫外線管１の寿命を長くすることができる。また、本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、該電極３を構成する前記合金において基となる元素をＦｅとしたことにより、電極としての基本的な電気特性と優れた加工性とを得ることができる上に、低コスト化することができる。

しかし、冷陰極紫外線管用電極３を構成する前記合金が実質的にＦｅのみでは、発錆及び放電特性に課題が残る。そこで、本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３では、前記合金に前記範囲のＭｏを添加している。

本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、前記合金が前記範囲のＭｏを含有することにより、放電時の管電圧を低下させて電子放出特性を向上させることができる。また、本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、前記合金が前記範囲のＭｏを含有することにより、Ｆｅ基合金の発錆を抑制することができる。また、本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、前記合金が前記範囲のＭｏを含有することにより、Ｆｅ基合金とＨｇとの反応を抑制することができる。

冷陰極紫外線管用電極３を構成する前記合金において、Ｍｏの含有量が全量に対して０．１質量％未満の場合には、電子放出特性を向上させることができず、管電圧を低くすることができない。また、Ｍｏの含有量が全量に対して０．１質量％未満の場合には、Ｆｅ基合金の発錆を抑制することができず、且つ、Ｆｅ基合金とＨｇとの反応を十分に抑制することもできない。

一方、前記合金において、Ｍｏの含有量が全量に対して１０質量％を超える場合には、該合金中にＦｅ_２Ｍｏ、Ｆｅ_３Ｍｏ_３等の脆性を示す金属間化合物が形成され、あるいは、硬度が大きくなることにより加工性が低くなるために、所望の形状を備える冷陰極紫外線管用電極３を形成することができない。

また、上述したＭｏ含有の効果をより確実に得るためには、前記合金において、Ｍｏの含有量は全量に対して１．５〜５．５質量％の範囲であることが好ましい。

また、本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、Ｆｅと、全量に対して０．１〜１０質量％の範囲のＭｏと、不可避的不純物とに加えて、全量に対して５質量％以下のＲｕを更に含有する合金からなるものを用いることができる。この場合には、管電圧を更に低くすることができ、冷陰極紫外線管１の寿命を長くすることができる。

前記合金において、Ｒｕの含有量が全量に対して５質量％を超えても、管電圧を更に低くすることはできない上に、コストが上昇してしまう。前記合金において、Ｒｕ添加による管電圧低下の効果を確実に得るためには、Ｒｕの含有量を全量に対して０．１〜５質量％の範囲とするとよい。

また、本実施形態の冷陰極紫外線管用電極３は、前記ＭｏとＷの合計で、全質量に対して１０質量％以下の範囲で含有する合金からなるものを用いることもできる。ＷはＭｏと同様に、放電時の管電圧を低下させて電子放出特性を向上させるだけでなく、Ｆｅ基合金の発錆を抑制して耐食性を向上させることができるため、Ｍｏの一部をＷに置換してもよい。

前記合金において、ＷもＭｏと同様、過度に添加すると脆性の金属間化合物（Ｆｅ_２Ｗ）を生成し加工性を劣化させるため、電子放出特性の改善効果を得つつ、加工性を劣化させない範囲として、ＭｏとＷの合計量の上限を１０．０％とした。なお、ＭｏとＷの複合添加による前記効果を確実に得るには、ＭｏとＷの合計量の下限を０．１％とするとよい。

次に、本実施形態の冷陰極紫外線管１及び冷陰極紫外線管用電極３について、実施例と比較例とを示す。

本実施例では、まず、ＦｅとＭｏとからなるインゴット１０ｋｇを真空溶解炉にて溶解して溶湯を調製し、該溶湯から所定の形状のブロックを製造した。前記ブロックは、全量に対して３．４質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金からなる。前記不可避的不純物は、前記合金の全量に対して、０．１０質量％以下のＣと、０．５０質量％以下のＳｉと、０．５０質量％以下のＭｎと、０．０５質量％以下のＰと、０．０５質量％以下のＳとを含有している。

次に、前記ブロックに対し１１００℃の温度で熱間鍛造を行い、厚さ２０ｍｍの板材を得た。次に、前記厚さ２０ｍｍの板材をワイヤーカットすることにより、厚さ１ｍｍの板材を得た。次に、前記厚さ１ｍｍの板材を研磨することにより、前記ワイヤーカットで生じた酸化スケールを除去した。

次に、前記酸化スケールが除去された厚さ１ｍｍの板材に対し、常温での冷間圧延と、水素雰囲気下８００℃の温度での焼鈍とを、この順で繰り返し行うことにより、厚さ０．２ｍｍの薄板材を得た。次に、前記厚さ０．２ｍｍの薄板材を、水素雰囲気下８００℃での焼鈍を１０分間行った後に、常温に冷却することにより、冷陰極紫外線管用電極３に用いられる電極材料を得た。

次に、本実施例で得られた電極材料について、ビッカース硬さを測定したところ、１５６ＨＶであった。結果を後掲の表１(実施例１)に示す。

次に、不可避的不純物を除き実質的にＮｉのみからなる電極材料について、本実施例と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、７５ＨＶであった。結果を表１（参考例１）に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、４探針法により電気抵抗率を測定したところ、１９．７μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２（実施例１）に示す。

また、前記厚さ０．２ｍｍの薄板材から長さ２０ｍｍ、幅２０ｍｍの試験片を切り出し、大気中に２１６０時間放置して発錆の有無を確認したところ、試験片に発錆は確認されなかった。

次に、本実施例で得られた電極材料から、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの試験片を製造した。前記試験片を、スパッタ装置の真空チャンバー内に設置し、５．３３×１０^−１ＰａのＡｒ雰囲気下、投入電力１５０Ｗの条件で８時間連続スパッタを行った。次に、連続スパッタされた前記試験片の重量減を測定することにより、本実施例で得られた電極材料におけるスパッタ率を算出した。

次に、上記参考例１の電極材料について、本実施例と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、実施例１の電極材料のスパッタ率は５９％に相当した。結果を表１に示す。なお、表１のスパッタ率は、その値が小さい程、スパッタによる消耗が少なく、耐スパッタ性が優れることを意味している。

次に、本実施例で得られた電極材料から、縦１５ｍｍ、横１．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの薄板状の本実施例の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造した。

次に、本実施例で得られた冷陰極紫外線管用電極３の性能評価を行うために、ガラス管の内部に、ＨｇとＡｒ，Ｎｅ等の不活性ガスとが封入され、かつ１対の薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を備える冷陰極紫外線管Ａを製造した。

まず、冷陰極紫外線管Ａを製造するために、本実施例で得られた１対の薄板状の冷陰極紫外線管用電極３の端部にコバール線からなる封着ピン４を接続し、該封着ピン４の該電極３とは反対側の端部にジュメット線からなる外部リード線５を接続した。封着ピン４には、ガラス管との封着用ガラスビーズ（図示せず）が取り付けられている。

次に、直径３ｍｍ、長さ３００ｍｍのガラス管内の両端に、封着ピン４が接続された薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を取り付けた。このとき、１対の冷陰極紫外線管用電極３は、封着ピン４が接続されていない側の端部が互いに対向するように、軸方向に取り付けられた。

次に、前記ガラス管の内部にＨｇとＡｒガス及びＮｅガスとを封入した後に、封着ピン４と該ガラス管とを封着した。このとき、封着ピン４を前記ガラス管の外方に突出させることにより、冷陰極紫外線管Ａを得た。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ａについて、１対の前記電極３の間に、５ｍＡ，６ｍＡ，７ｍＡ，８ｍＡの管電流をそれぞれ印加し、それぞれの管電流に対して生じた管電圧を測定した。結果を図３（実施例１）に示す。

次に、不可避的不純物を除き実質的にＮｉのみからなる電極材料を用いた以外は、本実施例と全く同一にして、参考例１としての薄板状の冷陰極紫外線管用電極を１対製造し、１対の該電極を備える冷陰極紫外線管Ｂを製造した。得られた冷陰極紫外線管Ｂについて、１対の前記電極の間に、５ｍＡ，６ｍＡ，７ｍＡ，８ｍＡの管電流をそれぞれ印加し、それぞれの管電流に対して生じた管電圧を測定した。結果を図３（参考例１）に示す。

次に、不可避的不純物を除き実質的にＭｏのみからなる電極材料を用いた以外は、本実施例と全く同一にして、参考例２としての薄板状の冷陰極紫外線管用電極を１対製造し、１対の該電極を備える冷陰極紫外線管Ｃを製造した。得られた冷陰極紫外線管Ｃについて、１対の前記電極の間に、５ｍＡ，６ｍＡ，７ｍＡ，８ｍＡの管電流をそれぞれ印加し、それぞれの管電流に対して生じた管電圧を測定した。結果を図３（参考例２）に示す。また、前記冷陰極紫外線管Ａ（本実施例の冷陰極紫外線管用電極３を備える）に８ｍＡの管電流を印加したときに生じた管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃ（参考例２の冷陰極紫外線管用電極を備える）の管電圧に対する比として、図４（実施例１）に示す。

次に、前記冷陰極紫外線管Ａについて、管電流を６ｍＡ一定の条件で２００時間放電させた後、該冷陰極紫外線管Ａを開封して冷陰極紫外線管用電極３を取り出した。次に、冷陰極紫外線管用電極３からスパッタされた原子の有無及びＨｇとの反応を調べるために、該電極３の表面の組成と、前記ガラス管の内壁面の組成とを、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）により測定した。結果を表２及び表３(実施例１)に示す。表２は冷陰極紫外線管用電極３の表面の組成を示し、表３は前記ガラス管の内壁面の組成を示す。

次に、前記冷陰極紫外線管Ｂについて、本実施例と全く同一にして、冷陰極紫外線管用電極の表面の組成と、ガラス管の内壁面の組成とを、ＥＰＭＡにより測定した。結果を表２及び表３(参考例１)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料から、一方が開口する有底筒状体であって、開口部の外径が２．１ｍｍ、肉厚が０．１５ｍｍ、長さが７．０ｍｍである冷陰極紫外線管用電極３を２対製造した。

次に、本実施例で得られた冷陰極紫外線管用電極３を備える冷陰極紫外線管１について水銀消耗量評価を行うために、ガラス管２の内部に、１対の有底筒状体の冷陰極紫外線管用電極３を備える冷陰極紫外線管１を製造した。

まず、冷陰極紫外線管１を製造するために、本実施例で得られた１対の有底筒状体の冷陰極紫外線管用電極３の端部にコバール線からなる封着ピン４を接続し、該封着ピン４の該電極３とは反対側の端部に、ジュメット線からなる外部リード線５を接続した。封着ピン４には、ガラス管との封着用ガラスビーズ（図示せず）が取り付けられている。

次に、直径３ｍｍ、長さ５６９ｍｍのガラス管２内の両端に、封着ピン４が接続された有底筒状体の冷陰極紫外線管用電極３を取り付けた。このとき、１対の冷陰極紫外線管用電極３は、封着ピン４が接続されていない側の端部が互いに対向するように、軸方向に取り付けられた。

次に、ガラス管２の内部にＨｇとＡｒガスとＮｅガスとを封入した。前記封入は、Ａｒガス及びＮｅガスの合計圧力が５．３ｋＰａとなるように行った。次に、封着ピン４とガラス管２とを封着した。このとき、封着ピン４を前記ガラス管の外方に突出させることにより、冷陰極紫外線管１を得た。

次に、得られたガラス管２の長さが５６９ｍｍである本実施例の冷陰極紫外線管１について、管電流を８ｍＡ一定の条件で２０００時間放電した。次に、封入水銀量測定装置を用いてガラス管２を２４０℃の温度で加熱し、ガラス管２から放出された金属水銀量を測定したところ、３．６４ｇであった。これは、前記放電の際に消耗されなかった水銀量に相当し、「有効水銀量」という。

次に、ガラス管２を９００℃の温度で加熱し、ガラス管２から放出された水銀量を測定したところ、０．０４ｇであった。これは、前記放電の際に消耗された管壁及び電極に付着した化合物水銀量に相当し、「消耗水銀量」という。

前記有効水銀量と前記消耗水銀量との和は、冷陰極紫外線ランプ１の製造時にガラス管２内に封入されたＨｇ量に相当し、「総水銀量」という。そして、次式（１）により前記放電における水銀消耗率を算出した。結果を表４(実施例１)に示す。

水銀消耗率（％）＝｛消耗水銀量（ｇ）／総水銀量（ｇ）｝×１００（％）…（１）
次に、参考例１の電極材料を用いたことを除いて、実施例１と全く同一にして、有底筒状体の冷陰極紫外線管用電極を１対製造し、長さ５６９ｍｍのガラス管の内部に１対の該電極を備える参考例１の冷陰極紫外線管を製造した。

次に、得られたガラス管の長さが５６９ｍｍである参考例１の冷陰極紫外線管について、実施例１と全く同一にして、管電流を８ｍＡ一定の条件で２０００時間放電し、該放電における水銀消耗率を算出した。結果を表４(参考例１)に示す。

本実施例では、全量に対して６．６質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、２００ＨＶであった。結果を表１(実施例２)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、２６．０μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(実施例２)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は６５％に相当した。結果を表１(実施例２)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｄを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｄについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｄにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(実施例２)に示す。

本実施例では、全量に対して９．９質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いたこと以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、２９１ＨＶであった。結果を表１(実施例３)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、２６．２μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(実施例３)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は７１％に相当した。結果を表１(実施例３)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｅを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｅについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｅにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(実施例３)に示す。

本実施例では、全量に対して０．１７質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、１１３ＨＶであった。結果を表１(実施例４)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、１１．０μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(実施例４)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は５８％に相当した。結果を表１(実施例４)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｆを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｆについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｆにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(実施例４)に示す。

本実施例では、全量に対して１．７質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、１４９ＨＶであった。結果を表１(実施例５)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、１５．４μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(実施例５)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は５７％に相当した。結果を表１(実施例５)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｇを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｇについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｇにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(実施例５)に示す。

本実施例では、全量に対して５．０質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、１７５ＨＶであった。結果を表１(実施例６)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、２３．８μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(実施例６)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は５７％に相当した。結果を表１(実施例６)に示す。

次に、本実施例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｈを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｈについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｈにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(実施例６)に示す。

〔比較例１〕
本比較例では、不可避的不純物を除き実質的にＦｅのみからなる金属を用いたこと以外は、実施例１と全く同一にして、本比較例の電極材料を製造した。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、１１０ＨＶであった。結果を表１(比較例１)に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、１０．１μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(比較例１)に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本比較例の電極材料のスパッタ率は５８％に相当した。結果を表１(比較例１)に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極を備える冷陰極紫外線管Ｊを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｊについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｊにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(比較例１)に示す。

次に、前記冷陰極紫外線管Ｊについて、実施例１と全く同一にして、冷陰極紫外線管用電極の表面の組成と、ガラス管の内壁面の組成とを、ＥＰＭＡにより測定した。結果を表２及び表３(比較例１)に示す。

〔比較例２〕
本比較例では、全量に対して１６．０質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本比較例の電極材料を製造した。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、４９０ＨＶであった。結果を表１(比較例２)に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、３３．６μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２(比較例２)に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本比較例の電極材料のスパッタ率は６５％に相当した。結果を表１(比較例２)に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｋを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｋについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｋにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４(比較例２)に示す。

〔比較例３〕
本実施例では、全量に対して２３．３質量％のＭｏを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本比較例の電極材料を製造した。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、４９３ＨＶであった。結果を表１に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、３６．２μΩ・ｃｍであった。結果を表１及び図２に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本比較例の電極材料のスパッタ率は８３％に相当した。結果を表１に示す。

次に、本比較例で得られた電極材料から、実施例１と全く同一にして、薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を１対製造し、ガラス管の内部に１対の該電極３を備える冷陰極紫外線管Ｌを製造した。

次に、得られた冷陰極紫外線管Ｌについて、実施例１と全く同一にして、１対の前記電極３の間に８ｍＡの管電流を印加し、生じた管電圧を測定した。前記冷陰極紫外線管Ｌにおける管電圧を、前記冷陰極紫外線管Ｃの管電圧に対する比として、図４に示す。

表１から、Ｍｏの含有量が全量に対して０．１７〜９．９質量％の範囲であり、残部が実質的にＦｅである実施例１〜６の電極材料は、ビッカース硬さが３００ＨＶ以下で小さく、加工性に優れていることが明らかである。金属材料において、ビッカース硬さが低い材料は冷間塑性加工性に優れており、ビッカース硬さが３００ＨＶ以下であれば冷間加工が容易である。したがって、表１の結果から、実施例１〜６の電極材料は、実施例１の冷陰極紫外線ランプ用電極３に容易に加工することができることが明らかである。

また、表１から、Ｍｏの含有量が全量に対して０．１７〜９．９質量％であり、残部が実質的にＦｅである実施例１〜６の電極材料のスパッタ率は、参考例１の電極材料よりも小さいことが明らかである。したがって、実施例１〜６の電極材料は、スパッタ率が小さく、優れた耐スパッタ性を備えることが明らかである。

また、図２から、Ｍｏの含有量が１０質量％を越えると急に上昇することから、Ｍｏの含有量は１０質量％以下が良いことがわかる。

また、図３から、実施例１の冷陰極紫外線管用電極３は、実質的にＭｏのみからなる参考例２の冷陰極紫外線管用電極に近い管電圧となっていることが明らかである。したがって、実施例１の冷陰極紫外線管用電極３は、管電圧が小さくエネルギー効率が良好であることが明らかである。

また、図４から、管電流を８ｍＡとするとき、Ｍｏの含有量が全量に対して０．１７〜９．９質量％の範囲であり、残部が実質的にＦｅである実施例１〜６の冷陰極紫外線管用電極３は、実質的にＦｅのみからなる比較例１の冷陰極紫外線管用電極と比較して、管電圧が小さいことが明らかである。また、Ｍｏの含有量が全量に対して１．５〜５．５質量％の範囲内にある冷陰極紫外線管用電極３は、管電圧が特に小さく、エネルギー効率が良好であることが明らかである。

また、冷陰極紫外線管Ａ（実施例１の薄板状の冷陰極紫外線管用電極３を備える）においては、表２から、該電極３の表面にＨｇ原子が存在していないことが明らかであり、表３から、ガラス管の内壁面にＦｅ原子が３．３質量％存在し、Ｈｇ原子が存在していないことが明らかである。これは、冷陰極紫外線管用電極３の表面にＭｏが存在することによると考えられる。したがって、前記冷陰極紫外線管Ａにおいては、前記電極３を構成するＦｅ原子が僅かにスパッタされるものの、該電極３の表面とガラス管の内壁面との両方にＦｅとＨｇとからなる合金（アマルガム）が形成されていないことが明らかである。これにより、冷陰極紫外線管Ａは、アマルガム形成によりガラス管内のＨｇを消耗することがなく、該冷陰極紫外線管Ａの寿命を長くすることができることが明らかである。

一方、冷陰極紫外線管Ｊ（比較例１の薄板状の冷陰極紫外線管用電極を備える）においては、表２から、該電極の表面にＨｇ原子が２．５質量％存在することが明らかである。したがって、冷陰極紫外線管Ｊにおいては、前記電極の表面にＦｅとＨｇとが微量ながら反応していることが明らかである。

また、冷陰極紫外線管Ｂ（参考例１の薄板状の冷陰極紫外線管用電極を備える）においては、表２から、該電極の表面にＨｇ原子が８６．９４質量％存在することが明らかである。したがって、冷陰極紫外線管Ｂにおいては、前記電極の表面にＮｉとＨｇとが完全に反応してＨｇが付着していることが明らかである。

したがって、Ｍｏの含有量が全量に対して０．１７〜９．９質量％の範囲であり、残部が実質的にＦｅである上記各実施例１〜６の冷陰極紫外線管用電極３をガラス管２の内部に備える冷陰極紫外線管１は、アマルガム形成によりガラス管内のＨｇを消耗することがなく、該紫外線管１の寿命を長くすることができることが明らかである。

また、表４から、Ｍｏの含有量が全量に対して３．４質量％であり、残部が実質的にＦｅである実施例１の冷陰極紫外線管用電極３は、実質的にＮｉのみからなる参考例１の冷陰極紫外線管用電極と比較して、水銀消耗率が格段に低いことが明らかである。したがって、実施例１の冷陰紫外線管１は、ガラス管２内のＨｇの消耗が非常に少なく、該紫外線管１の寿命を長くすることができることが明らかである。

本実施例では、全量に対して３．４質量％のＭｏと、全量に対して１．１質量％のＲｕとを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、１５３ＨＶであった。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、２２．１μΩ・ｃｍであった。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタされた該試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は７１％に相当した。

次に、本実施例で得られた電極材料を用いたことを除いて、実施例１と全く同一にして、実施例７としての薄板状の冷陰極紫外線管用電極を１対製造し、１対の該電極を備える冷陰極紫外線管Ｍを製造した。実施例７の冷陰極紫外線管Ｍは、Ｍｏの含有量が全量に対して３．４質量％であり、Ｒｕの含有量が全量に対して１．１質量％であり、残部が実質的にＦｅである冷陰極紫外線管用電極３を備えている。得られた冷陰極紫外線管Ｍについて、１対の前記電極の間に、５ｍＡ，６ｍＡ，７ｍＡ，８ｍＡの管電流をそれぞれ印加し、それぞれの管電流に対して生じた管電圧を測定した。結果を図３（実施例７）に示す。

図３に示すように、Ｒｕを微量添加した実施例７の冷陰極紫外線管用電極は、実施例１の冷陰極紫外線管用電極よりも更に管電圧が小さいことが明らかで、参考例２の冷陰極紫外線管用電極に更に近い管電圧となっていることが明らかである。したがって、実施例７の冷陰極紫外線管用電極３は、管電圧が小さくエネルギー効率が良好であることが明らかである。

本実施例では、全量に対して０．３質量％のＭｏと、全量に対して５．０％のＷとを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、本実施例の電極材料を製造した。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、ビッカース硬さを測定したところ、１０７ＨＶであった。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、電気抵抗率を測定したところ、２２．０μΩ・ｃｍであった。

次に、本実施例で得られた電極材料について、実施例１と全く同一にして、試験片を製造し、連続スパッタさせた試験片の重量減を測定することにより、該電極材料におけるスパッタ率を算出した。参考例１の電極材料のスパッタ率を１００％とするとき、本実施例の電極材料のスパッタ率は６５％であった。

以上の結果から、本実施例の電極材料のスパッタ率は、参考例１の純Ｎｉ製の電極材料より大幅に減少しており、電極として寿命が長いことが確認できた。

１…冷陰極紫外線管、３…冷陰極紫外線管用電極。

Claims (5)

1. 全量に対して０．１〜１０質量％の範囲のＭｏと、Ｆｅ及び不可避的不純物とを含有する合金からなることを特徴とする冷陰極紫外線管用電極。
2. 前記合金は、全量に対して１．５〜５．５質量％の範囲のＭｏを含有することを特徴とする請求項１記載の冷陰極紫外線管用電極。
3. 前記合金は、全量に対して５質量％以下のＲｕを更に含有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷陰極紫外線管用電極。
4. 前記合金は、更にＷを含有し、その含有量がＭｏとの合計で全量に対して１０質量％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷陰極紫外線管電極。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷陰極紫外線管電極を用いたことを特徴とする冷陰極紫外線管。

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